汽车配气机构(1)讲解

气门头顶部形状
平顶
结构简单、制造方便、吸热面积小，质量小、进、排气 门均可采用
球面顶
适用于排气门，强度高，排气阻力小，废气的清除效果 好，受热面积大，质量和惯性力大，加工复杂
喇叭形顶
适用于进气门，进气阻力小，但受热面积大
气门导管
功用：wk.baidu.com
导向作用，保证气门作直线往复运动。 导热作用，将气门头部传给杆身的热量，
VTEC
低速运转
高速运转
气门间隙
定义：
发动机在冷态下，气门完 全关闭时，气门杆未端与 传动件（或直动式凸轮与 挺柱）之间的间隙。
气门间隙
用途：给热膨胀留有余地，保证气门密封 气门间隙不能过大（产生撞击）、过小（漏气）
进气门：0.25～0.30mm 排气门：0.30～0.35mm
排气提前角γ=40°~80°
排气门晚关
充分利用排气惯性，减少 缸内残余废气。
排气迟后角δ=0°~30°
排气行程延续角
180°＋γ＋δ
配气定时
气门重叠角
进气门早开和排气 门晚关，使活塞在 上止点附近时，进、 排气门同时开启。
气门重叠角 α＋δ
可变配气定时机构
为改善发动机的性能，现代轿车发动机有的采用 可变配气定时机构，其能实现配气定时随发动机 转速的变化而变化。
配气相位
4、气门重叠角
由于进气门的早开、 排气门的迟闭使进 排气门有同时开启 的情况，进排气门 同时开启所对应的 角称气门重叠角。
配气相位
配气定时
配气定时及配气定时图定义：
以曲轴转角表示的进、排气门实际开闭时刻以及 开启的持续时间称作配气定时，也称配气相位。
通常用相对于上、下止点曲拐位置的曲轴转角的 环形图来表示，这种图形称为配气定时图。
凸轮轴的布置形式
下置
凸轮轴位于曲轴箱内 ； 凸轮轴离曲轴近，可以用一对齿轮传动； 传动链长，零件多，机构刚度差，高速
动力学性能差； 多用于转速较低的发动机 。
凸轮轴的布置形式
中置
凸轮轴位于气缸体上部； 经挺柱直接驱动摇臂，省去推杆 ； 减小了往复运动质量，增大了机构刚
配气定时
理论上的配气相位分析
进、压、功、排各占180°，进、排气门都是在上、 下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180°。
实际表明，简单配气相位不适应实际工作，不满 足发动机对进、排气门的要求。因为气门开启时 其升程自小逐渐变大，关闭时又是逐渐变小；进 气和排气都有惯性。
为使进气充分，排气彻底，进气门早开、晚关/排 气门早开、晚关。
2、组成
气门组：气门、气门导管、气 门弹簧、气门弹簧座、和气门锁 片、气门油封。
气门传动组：凸轮轴、凸轮轴 正时齿轮、液力挺柱、摇臂、摇 臂轴等。
配气机构
5－凸轮轴正时齿形带轮 6－凸轮轴油封 7－半轴键 8－凸轮轴 9－液力挺柱 10－气门锁片 11－上气门弹簧座 12－气门弹簧 13－气门油封 14－气门导管 15－进气门座圈 16－排气门座圈 17－排气门 18－进气门
第一节 概述
功用
按照发动机工作循环和点火次序的要求，定时开 闭进、排气门，向气缸供给新鲜的可燃混合气 （汽油机）或空气（柴油机），并及时排出废气。
进饱排净，当进排气门关闭时，保证气缸密封。
概述
充气效率
新鲜空气或可燃混合气被吸入气缸愈多，则发动机可能发出的功率 愈大。新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度，用充量系数表示, 越高，进入气缸的新气越多，可燃混合气燃烧时可能放出的热量也 就越大，发动机的功率越大 。
无气门间隙，因为挺柱的长度 能自动变化，随时补偿气门的 热膨胀量。
液力挺柱
推杆
将从凸轮轴传来的推 力传给摇臂，是配气 机构中最容易弯曲的 零件。
要求有很高的刚度， 在动载荷大的发动机 中，推杆应尽量地做 得短些。
摇臂
是一个双臂杠杆， 将推杆传来的力 改变方向，作用 到气门杆端打开 气门
通过气缸盖传出去。 为保证导向，导管应有一定长度。
气门座：
气门座与气门头部密封锥面配合密封气缸， 气门头部的热量亦经过气门座外传。
气门弹簧：
保证气门回位 关闭时：保证气门与气门座之间的密封 开启时：保证气门不因运动时产生的惯性
力而脱离凸轮。 气门弹簧多为圆柱形螺旋弹簧
度，适用于较高转速的发动机 。
上置
凸轮轴布置在气缸盖上； 传动链短，运动件少，机构刚度大，
适合高速机。 凸轮轴与曲轴距离长，动力传动机构
复杂。
凸轮轴的传动方式
齿轮传动
凸轮轴下置，中置配气机构大多采用 圆柱形正时齿轮传动。
一般只需一对正时齿轮传动，为了啮 合平稳，减小噪声，多用斜齿轮。
充量系数
发动机每一工作循环进入气缸的实际充量（新鲜可燃混合气或空气） 与进气状态下充满气缸工作容积的理论充量的比值
进气终了时的压力越高，温度越低，则充量系数越大。
四冲程发动机大都采用气门式配气机构，主要由气门组和 气门传动组组成 。
概述
1、作用
按照发动机做功的顺序，定时开 启进排气门。
气门机构传动链磨损，导致气门间隙变化，需定 期调整
机械方法：调整螺钉、垫片 液力挺柱：长度能自动变化，无间隙
第四节 配气机构的零件和组件
气门组 气门传动组
气门组
气门组—气门
功用:
与气门座相配合，对气缸进行密封 ； 按工作循环的要求定时开启和关闭，使新鲜气体进入，使废气排出 。
链传动
适用于凸轮轴上置的配气机构，可靠 性和耐久性不如齿轮传动。
需要链条张紧装置和导向装置。
齿形带传动
张力可由张紧轮进行调整。 噪声小，结构质量较轻，成本较低。
皮带传动
链传动
气门数目及排列方式
2气门
每缸两个气门，即进/排气门
为改善换气，应尽量加大气门
的直径，特别是进气门的直径。
配气定时
进气门早开
为了在进气开始时进气门能 有较大的开度，减小进气阻 力，使进气顺畅。
进气提前角α=0°~30°
进气门晚关
充分利用气流的惯性，以增 加进气量。
进气迟后角β=30°~80°
进气行程延续角
180°＋α＋β
配气定时
排气门早开
增加排气压力，提高排气 速度。
凸轮的形状影响气门的开闭时刻及高度，凸轮的排列影 响气门的开闭时刻和工作顺序。
凸轮轴承受周期性载荷，凸轮与其从动件接触应力大， 相对滑动速度高；要求轴的刚度、凸轮和轴颈耐磨和良 好润滑
挺柱
将凸轮的推力传给推杆（或 气门杆）
气门间隙存在，工作时将产 生冲击而发响声
液压挺柱
近年来，液压挺柱被广泛地采 用（轿车）
•进气门迟闭：为了利用进气 气流的惯性多进气，增加进气 量，气门迟后关闭40～80度曲 轴转角。
配气相位
3、排气门的配气相位
•排气门早开:为了使排 气冲程开始时气门有较 大开度,减少排气阻力,排 气门要早开,早开40~80 度曲轴转角.
•排气门迟闭:为了利用 废气的惯性多排气,排气 门要迟闭,迟闭角为 10~30度曲轴转角.
第三章 配气机构
制作人：吴勃均、郭忍、郝永康、杨凯 朋、高汉欢 演讲人：郝永康
主要内容
概述 气门式配气机构的布置及传动 配气定时及气门间隙 配气机构的零件和组件
学习目标
1、讲述的重点内容 •配气机构组成 •气门间隙的调整 •配气相位 •配气正时 2、实训部分 •重点掌握对配气正时的方法 •配气机构的拆装（拆装气门弹簧时注意安全！！）
直列式发动机工作情况
配气机构的分类
气门的布置形式：气门顶置、侧置 凸轮轴的布置位置：下置、中置、上置 凸轮轴传动方式：齿轮、链条、齿形带 每缸气门个数：二气门、四气门、五气门
第二节 气门式配气机构的布置及传动
气门的布置形式 凸轮轴的布置形式 凸轮轴的传动方式 气门数目及排列方式
工作条件
承受高温、高压、冲击、润滑困难
要求
足够的强度、刚度、耐磨、耐高温、耐冲击
材料
进气门 合金钢（铬钢或镍铬等） 排气门 耐热合金钢（硅铬钢等）
结构
气门由头部、杆部组成
气门结构
气门头部具有圆锥斜面的圆盘，气 门锥角一般为45度，也有30度
杆身:在气门导管内起导向作用
气门组
气门、气门弹簧、气门导管、气门座圈、锁片、 气门油封、气门弹簧座。
气门布置形式
顶置： 侧置：
气门顶置
结构：
由凸轮、挺柱、推杆、摇臂、气 门和气门弹簧等组成。
特点：
进气阻力小，燃烧室结构紧凑， 气流搅动大，能达到较高压缩比
目前国产汽车发动机都采用气门顶 置式配气机构
气门侧置
组成：
由凸轮、挺柱、气门和气门弹簧等组 成。省去推杆、摇臂，结构简化
特点：
进、排气门在气缸一侧，压缩比受到 限制，进排气门阻力较大
发动机的动力性和高速性均较差， 已被淘汰。
气门弹簧
气门传动组
凸轮轴、凸轮轴正时带轮、摇臂、液力挺柱、摇 臂轴。
凸轮轴的布置形式
下置 中置 上置
由于燃烧室尺寸的限制，气门
直径最大一般不能超过气缸直
4气门
径的一半。
当气缸直径较大，活塞速度较高时，
每缸一进一排的结构不能保证良好换
气质量。因此，很多新型汽车发动机
上多采用每缸四个气门结构。
气门排列的方式有两种 ：同名气门 排成两列 、同名气门排成一列
按气门数分类 两气门 四气门 五气门
配气机构分类
摇臂与摇臂轴
超级牛人纯手工打造迷你V12发动机 手工制作
马自达创驰蓝天汽油发动 机
制作人：吴勃均、郭忍、郝永康、杨凯朋、 高汉欢
演讲人：郝永康
五气门（3进2排）
第三节 配气定时及气门间隙
配气定时（配气相位） 可变配气定时机构 气门间隙
1、什么是配气相位？
用曲轴来表示进排气门早开、 迟闭的持续时间。
2、进气门的配气相位？
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•进气门早开：为了减小进气 阻力，当活塞从上止点下行时， 气门已经有了大的进气通道。 进气门早开10～30度曲轴转角。
弹簧座和锁夹
弹簧座：承受弹簧力并通过锁夹传给气门杆 锁夹：连接气门杆和气门座
气门传动组
功用：
传递凸轮轴→气门 之间的运动
组成
凸轮轴、挺柱、推 杆、摇臂、气门间 隙调整螺钉等
气门传动组
凸轮轴
功用：控制气门的开启和关闭，每一个进、排气门分别 有相应的进气凸轮和排气凸轮。
日本本田汽车公司于1989年推出 “可变气门配 气相位和气门升程电子控制系统”（Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System，简称“VTEC”） 。
VTEC
VTEC使配气正时和气门升程根据 发动机转速变化作出相应的实时调 整，使气缸的充气量同时满足发动 机低转速和高转速下的不同需要 。